Patterning and plasticity of the cerebral cortex

Science

Volumn 310, Issue 5749, 2005, Pages 805-810

  Sur, Mriganka ^a   Rubenstein, John L R ^b  

^a MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOTECHNOLOGY; NATURAL SCIENCES; NEUROLOGY;

CEREBRAL CORTEX; CRITICAL AREAS; NEURONS; SENSATION;

BRAIN;

BIOLOGY;

ADAPTATION; BRAIN CORTEX; BRAIN DEVELOPMENT; BRAIN NERVE CELL; BRAIN REGION; COGNITION; EMBRYO PATTERN FORMATION; INFORMATION PROCESSING; MOVEMENT (PHYSIOLOGY); NERVE CELL NETWORK; NERVE CELL PLASTICITY; NONHUMAN; PRIORITY JOURNAL; REVIEW; SENSATION;

ANIMALS; AXONS; BODY PATTERNING; BRAIN MAPPING; CEREBRAL CORTEX; DOMINANCE, OCULAR; GENE EXPRESSION REGULATION, DEVELOPMENTAL; HUMANS; MODELS, NEUROLOGICAL; MORPHOGENESIS; NERVE NET; NEURAL PATHWAYS; NEURONAL PLASTICITY; THALAMUS;

EID: 27644507808     PISSN: 00368075     EISSN: 10959203     Source Type: Journal    
DOI: 10.1126/science.1112070     Document Type: Review

References (141)

1. P. Rakic, Science 241, 170 (1988).
2. D. D. O'Leary, Trends Neurosci. 12, 400 (1989).
3. S. Garel, J. L. R. Rubenstein, in The Cognitive Neurosciences, M. S. Gazzaniga, Ed. (MIT Press, Cambridge, MA, ed. 3rd, 2004), pp. 69-84.
4. L. Puelles, J. L. Rubenstein, Trends Neurosci. 26, 469 (2003).
5. P. H. Crossley, S. Martinez, Y. Ohkubo, J. L. Rubenstein, Neuroscience 108, 183 (2001).
6. C. W. Ragsdale, E. A. Grove, Curr. Opin. Neurobiol. 11, 50 (2001).
7. D. D. O'Leary, Y. Nakagawa, Curr. Opin. Neurobiol. 12, 14 (2002).
8. T. Shimogori, V. Banuchi, H. Y. Ng, J. B. Strauss, E. A. Grove, Development 131, 5639 (2004).
9. Y. Ohkubo, C. Chiang, J. L. Rubenstein, Neuroscience 111, 1 (2002).
10. K. Aoto, T. Nishimura, K. Eto, J. Motoyama, Dev. Biol. 251, 320 (2002).
11. M. Rallu et al., Development 129, 4963 (2002).
12. E. A. Grove, S. Tole, J. Lirnon, L. Yip, C. W. Ragsdale, Development 125, 2315 (1998).
13. Y. Furuta, D. W. Piston, B. L. Hogan, Development 124, 2203 (1997).
14. S. M. Lee, S. Tole, E. Grove, A. P. McMahon, Development 127, 457 (2000).
15. J. Galceran, E. M. Miyashita-Lin, E. Devaney, J. L. Rubenstein, R. Grosschedl, Development 127, 469 (2000).
16. J. M. Herbert, Y. Mishina, S. K. McConnell, Neuron 35, 1029 (2002).
17. R. M. Anderson, A. R. Lawrence, R. W. Stottmann, D. Bachiller, J. Klingensmith, Development 129, 4975 (2002).
18. P. J. Blackshear et al., Development 130, 4539 (2003).
19. T. Fukuchi-Shimogori, E. A. Grove, Science 294, 1071 (2001).
20. S. Caret, K. J. Huffman, J. L. Rubenstein, Development 130, 1903 (2003).
21. S. Shanmugalingam et al., Development 127, 2549 (2000).
22. K. Shimamura, J. L. Rubenstein, Development 124, 2709 (1997).
23. E. E. Storm, J. L. Rubenstein, G. R. Martin, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 1757 (2003).
24. Y. Maruoka et al., Mech. Dev. 74, 175 (1998).
25. J. Walshe, I. Mason, Development 130, 4337 (2003).
26. E. A. Grove, T. Fukuchi-Shimogori, Annu. Rev. Neurosci. 26, 355 (2003).
27. M. Shinya, S. Koshida, A. Sawada, A. Kuroiwa, H. Takeda, Development 128, 4153 (2001).
28. T. Fukuichi-Shimogori, E. A. Grove, Nat. Neurosci. 6, 825 (2003).
29. H. J. Kim, D. Bar-Sagi, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 5, 441 (2004).
30. T. Shimogori, E. A. Grove, J. Neurosci. 25, 6550 (2005).
31. A. Stoykova, P. Gruss, J. Neurosci. 14, 1395 (1994).
32. H. Toresson, S. S. Potter, K. Campbell, Development 127, 4361 (2000).
33. K. M. Bishop, G. Goudreau, D. D. O'Leary, Science 288, 344 (2000).
34. K. Yun, S. Potter, J. L. Rubenstein, Development 128, 193 (2001).
35. E. S. Monuki, C. A. Welsh, Nat. Neurosci. 4, (Suppl), 1199 (2001).
36. L. Muzio et al., Cereb. Cortex 12, 129 (2002).
37. L. Muzio, A. Mallamaci, J. Neurosci. 25, 4435 (2005).
38. W. Ye, K. Shimamura, J. L. Rubenstein, M. A. Hynes, A. Rosenthal, Cell 93, 755 (1998).
39. E. S. Monuki, F. D. Porter, C. A. Walsh, Neuron 32, 591 (2001).
40. C. L. Dou, S. Li, E. Lai, Cereb. Cortex 9, 543 (1999).
41. S. Kuschel, U. Ruther, T. Theil, Dev. Biol. 260, 484 (2003).
42. S. Tole, C. W. Ragsdale, E. A. Grove, Dev. Biol. 217, 254 (2000).
43. H. Toresson, K. Campbell Development 128, 4769 (2001).
44. K. Yun et al., Development 129, 5029 (2002).
45. J. M. Stenman, B. Wang, K. Campbell, J. Neurosci. 23, 10568 (2003).
46. C. Zhou, S. Y. Tsai, M. J. Tsai, Genes Dev. 15, 2054 (2001).
47. K. M. Bishop, J. L. Rubenstein, D. D. O'Leary, J. Neurosci. 22, 7627 (2002).
48. A. Mallamaci, L. Muzio, C. H. Chan, J. Parnavelas, E. Boncinelli, Nat. Neurosci. 3, 679 (2000).
49. T. Hamasaki, A. Leingartner, T. Ringstedt, D. D. O'Leary, Neuron 43, 359 (2004).
50. K. M. Bishop, S. Garel, Y. Nakagawa, J. L. Rubenstein, D. D. O'Leary, J. Comp. Neurol. 457, 345 (2003).
51. K. Shinozaki, M. Yoshida, M. Nakamura, S. Aizawa, Y. Suda, Mech. Dev. 121, 475 (2004).
52. O. Marin, J. L. Rubenstein, Annu. Rev. Neurosci. 26, 441 (2003).
53. R. F. Hevner, E. Miyashita-Lin, J. L. Rubenstein, J. Comp. Neurol. 447, 8 (2002).
54. C. Schuurmans et al., EMBO J. 23, 2892 (2004).
55. E. M. Miyashita-Lin, R. Hevner, K. M. Wassarman, S. Martinez, J. L. Rubenstein, Science 285, 906 (1999).
56. D. Uziel et al., J. Neurosci. 22, 9352 (2002).
57. K. J. Huffman, S. Garel, J. L. Rubenstein J. Neurosci. 24, 8917 (2004).
58. G. Lopez-Bendito, Z. Molnar, Nat. Rev. Neurosci. 4, 276 (2003).
59. S. Garel, K. Yun, R. Grosschedl, J. L. Rubenstein, Development 129, 5621 (2002).
60. S. Garel, J. L. Rubenstein, Trends Neurosci. 27, 533 (2004).
61. A. Dufour et al., Neuron 39, 453 (2003).
62. I. H. Smart, C. Dehay, P. Giroud, M. Berland, H. Kennedy, Cereb. Cortex 12, 37 (2002).
63. K. Herrmann, C. J. Shatz, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 11244 (1995).
64. E. Friauf, S. K. McConnell, C. J. Shatz, J. Neurosci. 10, 2601 (1990).
65. C. J. Shatz, M. B. Luskin, J. Neurosci. 6, 3655 (1986).
66. P. Rakic, Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 278, 245 (1977).
67. A. Ghosh, A. Antonini, S. K. McConnell, C. J. Shatz, Nature 347, 179 (1990).
68. P. O. Kanold, P. Kara, R. C. Reid, C. J. Shatz, Science 301, 521 (2003).
69. F. Briggs, E. M. Callaway, J. Neurosci. 21, 3600 (2001).
70. E. M. Callaway, Annu. Rev. Neurosci. 21, 47 (1998).
71. C. D. Gilbert, J. Physiol. 268, 391 (1977).
72. Y. Yoshimura, J. L. Dantzker, E. M. Callaway, Nature 433, 868 (2005).
73. G. M. Shepherd, A. Stepanyants, I. Bureau, D. Chklovskii, K. Svoboda, Nat. Neurosci. 8, 782 (2005).
74. D. Feldmeyer, A. Roth, B. Sakmann, J. Neurosci. 25, 3423 (2005).
75. J. Kozloski, F. Hamzei-Sichani, R. Yuste, Science 293, 868 (2001).
76. F. Clasca, A. Angelucci, M. Sur, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 11145 (1995).
77. S. Song, P. J. Sjostrom, M. Reigl, S. Nelson, D. B. Chklovskii, PLoS Biol. 3, e68 (2005).
78. V. Castellani, J. Bolz, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 7030 (1997).
79. F. Polleux, R. J. Giger, D. D. Ginty, A. L. Kolodkin, A. Ghosh, Science 282, 1904 (1998).
80. F. Polleux, T. Morrow, A. Ghosh, Nature 404, 567 (2000).
81. Y. Iwai et al., Mol. Cell. Neurosci. 19, 375 (2002).
82. K. Tabuchi, T. C. Sudhof, Genomics 79, 849 (2002).
83. H. Cline, Trends Neurosci. 26, 655 (2003).
84. G. G. Turrigiano, S. B. Nelson, Nat. Rev. Neurosci. 5, 97 (2004).
85. N. B. Sawtell et al., Neuron 38, 977 (2003).
86. V. Dragoi, M. Sur, in The Visual Neurosciences, L. Chalupa, J. Werner, Eds. (MIT Press, Cambridge, MA, 2004), vol. 2, pp. 1654-1664.
87. M. C. Crair, J. C. Horton, A. Antonini, M. P. Stryker, J. Comp. Neurol. 430, 235 (2001).
88. J. C. Crowley, L. C. Katz, Science 290, 1321 (2000).
89. J. C. Crowley, L. C. Katz, Nat. Neurosci. 2, 1125 (1999).
90. A. Antonini, M. P. Stryker, Science 260, 1819 (1993).
91. T. N. Wiesel, D. H. Hubel, J. Neurophysiol. 28, 1029 (1965).
92. C. J. Shatz, M. P. Stryker, J. Physiol. 281, 267 (1978).
93. M. Fagiolini et al., Science 303, 1681 (2004).
94. T. K. Hensch, M. P. Stryker, Science 303, 1678 (2004).
95. G. Liu, Nat. Neurosci. 7, 373 (2004).
96. T. K. Hensch, Annu. Rev. Neurosci. 27, 549 (2004).
97. N. S. Desai, R. H. Cudmore, S. B. Nelson, G. G. Turrigiano, Nat. Neurosci. 5, 783 (2002).
98. H. Hering, M. Sheng, Nat. Rev. Neurosci. 2, 880 (2001).
99. M. Maletic-Savatic, R. Malinow, K. Svoboda, Science 283, 1923 (1999).
100. F. Engert, T. Bonhoeffer, Nature 399, 66 (1999).
101. Q. Zhou, K. J. Homma, M. M. Poo, Neuron 44, 749 (2004).
102. K. I. Okamoto, T. Nagai, A. Miyawaki, Y. Hayashi, Nat. Neurosci. 7, 1104 (2004).
103. M. Matsuiaki, N. Honkura, G. C. Ellis-Davies, H. Kasai, Nature 429, 761 (2004).
104. J. T. Trachtenberg et al., Nature 420, 788 (2002).
105. B. Lendvai, E. A. Stern, B. Chen, K. Svoboda, Nature 404, 876 (2000).
106. A. Majewska, M. Sur, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 16024 (2003).
107. S. Oray, A. Majewska, M. Sur, Neuron 44, 1021 (2004).
108. J. T. Trachtenberg, M. P. Stryker, J. Neurosci. 21, 3476 (2001).
109. J. T. Trachtenberg, C. Trepel, M. P. Stryker, Science 287, 2029 (2000).
110. N. Mataga, Y. Mizuguchi, T. K. Hensch, Neuron 44, 1031 (2004).
111. R. Lamprecht, J. LeDoux, Nat. Rev. Neurosci. 5, 45 (2004).
112. N. Mataga, N. Nagai, T. K. Hensch, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 7717 (2002).
113. N. Berardi, T. Pizzorusso, C. M. Ratto, L. Maffei, Trends Neurosci. 26, 369 (2003).
114. D. H. Hubel, T. N. Wiesel, J. Physiol. 195, 215 (1968).
115. D. Ferster, K. D. Miller, Annu. Rev. Neurosci. 23, 441 (2000).
116. D. C. Somers, S. B. Nelson, M. Sur, J. Neurosci. 15, 5448 (1995).
117. J. Marino et al., Nat. Neurosci. 8, 194 (2005).
118. T. Bonhoeffer, A. Grinvald, Nature 353, 429 (1991).
119. C. D. Gilbert, T. N. Wiesel, J. Neurosci. 9, 2432 (1989).
120. T. N. Wieset D. H. Hubel, J. Comp. Neurol. 158, 307 (1974).
121. B. Chapman, M. P. Stryker, J. Neurosci. 13, 5251 (1993).
122. B. Chapman, I. Godecke, T. Bonhoeffer, J. Neurobiol. 41, 18 (1999).
123. E. S. Ruthazer, M. P. Stryker, J. Neurosci. 16, 7253 (1996).
124. E. M. Callaway, L. C. Katz, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 88, 745 (1991).
125. L. E. White, D. M. Coppola, D. Fitzpatrick, Nature 411, 1049 (2001).
126. D.-S. Kim, T. Bonhoeffer, Nature 370, 370 (1994).
127. I. Godecke, T. Bonhoeffer, Nature 379, 251 (1996).
128. H. Yu, B. J. Farley, D. Z. Jin, M. Sur, Neuron 47, 267 (2005).
129. V. Dragoi, C. Rivadulla, M. Sur, Nature 411, 80 (2001).
130. M. Sur, C. A. Leamey, Nat. Rev. Neurosci. 2, 251 (2001).
131. F. Sengpiel, P. Stawinski, T. Bonhoeffer, Nat. Neurosci. 2, 727 (1999).
132. M. Sur, in Handbook of Multisensory Processes, G. Calvert, C. Spence, B. E. Stein, Eds. (MIT Press, Cambridge, MA, 2004), pp. 681-694.
133. J. Sharma, A. Angelucci, M. Sur, Nature 404, 841 (2000).
134. L. von Melchner, S. L. Pallas, M. Sur, Nature 404, 871 (2000).
135. J. R. Newton, C. Ellsworth, T. Miyakawa, S. Tonegawa, M. Sur, Nat. Neurosci. 7, 968 (2004).
136. T. Sun et al., Science 308, 1794 (2005).
137. O. V. Lagutin et al., Genes Dev. 17, 368 (2003).
138. J. Seoane, H. V. Le, L. Shen, S. A. Anderson, J. Massague, Cell 117, 211 (2004).
139. E. M. Pera, A. Ikeda, E. Eivers, E. M. De Robertis, Genes Dev. 17, 3023 (2003).
140. K. E. Hentges et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 13796 (2001).
141. Supported by grants from NIH, the Marcus Fund, and the Simons Foundation (M.S.); Nina Ireland Laboratory of Developmental Neurobiology, and the Hillblom Foundation, and a K05 award from NIMM (J.L.R.R.). We thank M. Brouillette and M. Potak for their help.